«жылумассаалмасу» ПӘннің ОҚУ Әдістемелік кешені

Дәріс 7

1. 
   Гидродинамикалық шекаралық қабат
   

3 Жылулық шекаралық қабат

4 Ламинарлық жұқа қабатша
Пластина бойымен суйықтың еріксіз қозғалысы кезіндегі жылу алмасу.

Егер жазық пластина беті жылдамдықтары бірдей таралған шексіз сұйық ағынмен жуылса, онда пластинаның алдынғы шетінен бастап онда гидродинамикалық шекаралық қабат пайда болады. Бұл қабаттағы сұйық жылдамдығы үйкеліс күші салдарынан нөль жылдамдыққа дейін өзгереді. Шекаралық қабаттағы сұйық ағысы ламинарлық және турбуленттік режимде болады.

Тәжірибе ағынның ламинарлық ағысынан турбуленттік ағысына қас қағым уақытта өтпейтінің, ол біраз қашықтыққа созылатынын және сол кездегі ағыс режимінін өтпелі деп атау қажеттігін көрсетеді. Шекаралық қабаттағы ағыс режимін Рейнольдс саны бойынша алады. Шекаралық қабаттағы ағыстың ламинарлық режимі изотермиялық ағыс үшін Re<5*10⁵ ал изотермиялық емес ағыс үшін Re<4*10⁴ тең және ламинарлық қабаттың бұзылуы ағып келген ағыстың турбуленттік дәрежесінен тәуелді. Сұйық ағысы мен қабырға арасында температуралар айырмасы бар кезде пластина бетінде гидродинамикалық шекаралық қабаттан басқа, жылулық шекаралық қабат пайда болады. Жылулық шекаралық қабатында сұйық температурасы пластинадан ең алыс жердегі сұйық температурасынан пластина бетінің температурасына дейін өзгереді.

Тәжрибелерден алынғандарды талдау, жылу беру коэффициенті сұйықтың ағыс режимінің түрінен ғана емес, сонымен қатар сұйықтар түрінен, оның температурасынан, температуралар арынынан жылу ағысы бағытынан тәуелді екенің көрсетеді. Әсіресе, шекаралық қабаттағы сұйықтың тұтқырлығының өзгерісінен көп тәуелді. Сұйықтың аз жылдамдығы кезінде жылу алмасуға үлкен ықпал ететін табиги конвекция. Жылу беру процесіндегі осы факторлардың әсері жақсы зерттелмеген.

Турбуленттік гидродинамикалық шекаралық қабатта пластина бетінде ламинарлық режимде ағатын ламинарлық жұқа қабатша пайда болады. Онда ағын жылдамдығының негізгі өзгерісі пайда болады, сонымен қатар онда ағатын сұйықтың барлық температуралық өзгерісі де жүреді сүйтіп, ламинарлық қабатша гидродинамикалық және термиялық кедергілер жиынтығын кұрайды.
Осы дәрістің материалдарының негізгі түсініктерің білүі керек:

Гидродинамикалық шекаралық қабат; шекаралық қабаттағы сұйық; жылулық шекаралық қабат; ламинарлық жұқа қабатша.

2 Шекаралық қабаттағы сұйық ағысының режимін атаңыз

3 Жылулық шекаралық қабат неден тәуелді

4 Ламинарлық жұқа қабатша не өзгереді

2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». – М.: Высшая школа, 1980. – б.3-15

3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-16

4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.: Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41

5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.
Модул 2. Конвективті жылуалмасу

Дәріс 8

1 Тік құбырдың алдыңғы жағындағы ламинарлық шекаралық қабат

2 Құбырдың артқы жағындағы құйынның пайда болуы

3 Құбырдың эквадорындағы шекаралық қабат

4 Жылудың құбырдың өлшемдерінен тәуелділігі
Құбырдың бетін бір қалыпты үздіксіз жууы Re<5 кезінде ғана байқалады. Рейнольдс санының үлкен мәндерінде құбырдың алдыңғы және артқы жағындағы жуу жағдайлары әртүрлі болып келеді.

Тік құбырдың алдыңғы жағындағы ламинарлық шекаралық қабат құбыр бетінен бөлініп, ал артқы жағында екі симметриялы құйын пайда болады. Тек 45÷47% ғана бір қалыпты үздіксіз жуылады да, ал қалғаны құйынды аймақта болады. Рейнольдс санының үлкен мәнінде ламинарлық шекаралық қабат турбуленттік режимге өтіп,және сұйықтың құбыр бетінен бөлінді 120÷130⁰ өтеді. Бұл жағдай құйын аймағының азаюына әкеп соғады, содан қубырдың артқы жағындағы сұйықтың ағып өту жағдайы жақсарады. Осы кездегі Re =1*10³÷ 4*10⁵ тең.

Турбуленттік шекаралық қабаттың пайда болуына ағынның бастапқы турбуленттілігі үлкен әсер етеді. Негұрлым бастапқы турбулентті шекаралық қабат Рейнольдс санының аз мөлшерінде пайда болады құбырдың алдыңғы жағында ламинарлық қабат аз болғандықтан жылу беру коэффициенті ең үлкен шамаға .

Құбырдың эквадорында шекаралық қабат өсіп ең үлкен шамаға жеткендіктен онда жылу беру коэффициенті ең төменгі шамаға жетеді. Одан ары күрделі кұйынды ағын шекаралық қабатты бұзады, оның қалыңдығы азаяды, содан барып жылу беру коэффициенті өсе бастайды да, φ=180⁰ ең жоғарғы шамаға жетеді сүйтіп, оның шамасы алдыңғы жағындағы жылу беру коэффициентіке теңеседі . Бұл кездегі Re=5*10⁵÷2*10⁵.

Жоғарғылардан бір құбырдың шеңбері бойынша жылу беру оны көлдеңінен жуып өткенде, оның шамасы құбыр бетін жуу түрінен, сұйық ағынының бағытынан, температурасынан, жылдамдығынан, құбыр диаметрінен, турбуленттік дәрежесінен тәуелді.

Ламинарлы режим кезінде М.А. Михеев құбырла ішендегі жылуберу коээфициентті анқтайтын формула шығарды:

.

(1)

.

(2)

Ламинарлы режим; турбулентті режим; ламинарлық жұқа қабатша.

2 Құбырдың артқы жағындағы құйынның пайда болуын түсіндіріңіз.

3 Құбырдың эквадорындағы шекаралық қабаттың өзгерісі қандай?

4 Жылудың құбырдың өлшемдерінен тәуелділігін айтыңыз.

2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». – М.: Высшая школа, 1980. – б.3-15

3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-16

4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.: Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41

5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.

Модул 2. Конвективті жылуалмасу